正航儀器技術(shù)詳細介紹真空系統(tǒng)的設(shè)計
1．選主泵
選主泵要考慮兩個方面，一是選擇主泵的類型，二是確定主泵抽速的大小。
(1)主泵類型的確定
確定主泵類型的依據(jù)是：
①根據(jù)被抽容器所要求達到的極限真空度和工作真空度。一般選取主泵的極限真空度稍高于被抽容器所要求的極限真空度(如高半個數(shù)量級)。每一種泵都有其最佳工作壓強范圍，應(yīng)保證將被抽容器的工作真空度選在主泵的最佳抽速壓強范圍內(nèi)。各種真空泵的工作壓強范圍見圖1l。
②根據(jù)被抽氣體的種類，每種氣體所占的比例以及氣體中所夾雜的灰塵情況。為此，應(yīng)當對各種真空泵的性能及使用特點進行了解。例如：油封式機械真空泵能夠直接向大氣中排氣，即可以單獨抽空，又可以作為某些泵的前級泵。在無氣鎮(zhèn)裝置的情況下，該泵只適用于抽除干燥氣體、當帶有氣鎮(zhèn)裝置時，也可以抽除含有少量水蒸氣的氣體，不適合抽除有爆炸性的氣體，對金屬有腐蝕性的氣體，以及含有顆粒灰塵的氣體。再如油增壓泵和油擴散泵，它們都屬于油蒸汽流泵。這兩種泵對摩爾質(zhì)量較小的氣體(如氫氣)抽氣能力大，被抽氣體中含有少量灰塵和水蒸汽也影響不大。但它們不能將氣體直接排到大氣中去，必須有前級泵，而且工作前必須有一個預(yù)真空環(huán)境。這兩種泵作為主泵的系統(tǒng)，都會有一定數(shù)量的泵油蒸氣返流到被抽容器中。
③根據(jù)初次投資和日常運轉(zhuǎn)維護費用
當兩種類型以上的泵都適合選用時，則要根據(jù)經(jīng)濟指標來確定主泵。在比較經(jīng)濟指標時，要從整套真空系統(tǒng)來考慮。如圖12是油擴散泵、油增壓泵、羅茨泵系統(tǒng)單位抽氣速率(L／s)的價格與入口壓強間的關(guān)系曲線。圖13是單位抽氣速率(L／s)的輸入功率與入口壓強的關(guān)系曲線。由兩個圖中的曲線可見，在1.33×10-1～13.3Pa的壓強范圍內(nèi)，以油增壓泵為主泵的真空系統(tǒng)比較經(jīng)濟，所需要的功率小。在壓強低于1.33×104Pa的范圍內(nèi)，油擴散泵抽氣系統(tǒng)比較經(jīng)濟。在壓強高于13.3Pa的范圍內(nèi)，羅茨泵抽氣系統(tǒng)比較經(jīng)濟。所以在選泵過程中應(yīng)立足于即適用又經(jīng)濟。

(2)主泵抽速大小的確定
主泵的類型選定之后，接下來就是要具體地確定主泵抽速的大小規(guī)格。主泵抽速大小的確定主要根據(jù)被抽容器的工作真空度和其最大排氣流量，以及被抽容器的容積和所要求的抽氣時間。
①真空室內(nèi)排氣流量的計算
在正常的工藝過程中，真空室內(nèi)所產(chǎn)生的氣流量應(yīng)當由主泵及時抽走，以保證真空室內(nèi)的壓強符合工作真空度的要求。
以上各量在不同的真空應(yīng)用設(shè)備中不一定都存在，這要根據(jù)不同情況具體考慮。
a．Qg的計算
就真空熔煉來說，被熔煉材料工藝過程中的放氣流量Qg的計算是以實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進行的。
b．Qn的計算
某些真空設(shè)備的真空室內(nèi)要求加熱到較高的溫度。真空室內(nèi)必須使用耐火保溫材料，如碳氈、碳布、硅酸鋁纖維等材料。
在利用式(38)計算真空室內(nèi)的總排氣流量時，對于某一種確定的真空設(shè)備，要根據(jù)具體情況而定，如有的設(shè)備沒有用耐火保溫材料，則不必計算Qn這一項。有些材料的放氣量實驗數(shù)據(jù)無處可查，則可以采用與其相類似材料的放氣量數(shù)據(jù)作為代替。
②被抽容器所要求的有效抽速的計算
設(shè)被抽容器內(nèi)的最大排氣流量為Q Pa·m3／S，所要求的工作真空度為PgPa。
③粗算主泵的抽速S
由于在選定主泵之前，真空室出口到主泵入口之間的管路沒有確定，因而這段管路的流導(dǎo)C是未知數(shù)。根據(jù)式(2)無法計算主泵的抽速S。通常按經(jīng)驗公式(44)粗算主泵的抽速。
④驗算主泵的抽速
根據(jù)粗選出的主泵的入口尺寸。選擇確定主閥、捕集器和連接管道，劃出主泵入口至真空室出口之間管路草圖。利用流導(dǎo)計算公式計算出被抽容器出口到主泵入口之間高真空管路的流導(dǎo)C，再按式(2a)計算粗選主泵對真空室出口的有效抽速Se，若Se大于或等于被抽容器所要求的有效抽速Sey則認為粗選的主泵的大小合乎要求，否則應(yīng)重新粗選主泵，再進行驗算，直至合乎要求為止。